专利名称：多功能真空干燥烘箱及使用方法
技术领域：
本发明属于真空干燥的烘箱设备领域。特别适用于物料在真空加热状态下进行干燥或球磨的烘箱。
现有真空烘箱，包括一个圆柱形或立方形箱体，箱体带有抽气口和进气口，抽气口直接接在真空泵上，或者接在吸气塔或干燥塔上然后再接到真空泵上。圆形箱体的外周或方形箱体的上、下侧壁上，装有加热元件。箱体内由水平格栅分成数层，盛放物料的物料盘放在格栅上，关闭箱门，用泵抽真空，然后，启动加热元件，进行加热干燥。但是这种真空烘箱有一个缺陷，就是，在真空加热过程中，由于箱体内处于真空封闭状态下，不易对物料进行搅动或翻动，结果使得加热和脱水不够均匀，下层脱水没有上层充分，而且，非常容易造成物料的板结、结块，不仅使脱水困难，而且难以保持物料在所要求的粒度。
用于常压干燥的普通烘箱，没有真空系统，因而在对物料加热时，可以方便地打开箱门，搅动或翻动物料，使加热均匀，并防止板结，但是由于干燥不是在真空下进行的，无法加工那些熔点低、脱水难，或者在热状态下对空气敏感而须要真空脱水的物料。
对现有技术中缺陷的最好解决方法就是，能够使物料在真空干燥的同时转动或翻动，以达到均匀加热和防止结块的目的。但是，要实现这一点，存在一个不容回避的问题，就是真空和转动难以统一，如果物料转动或翻动的动力(如电机输出轴的输出)来自真空箱体外，那么传递动力的旋转轴与箱体之间的密封难以达到，尤其是在温度变化范围较大，接合体热胀较大的情况下；如果转动或翻动动力来自真空箱体内，如电机安放在干燥箱中，那么也存在着电机无法正常工作的问题，因为，电机不能在高温下工作，电机自身产生的热无法散掉的话，很快就会因线圈击穿而报废，而且在真空箱中设置电机也影响箱体内的温度分布，不利于物料的均匀加工。
现有球磨设备为，内装加工物料和磨料的旋转管，在并置的转轴上转动，利用磨料的滚动撞击来粉碎物料。但是，在加工某些对空气或水分敏感的活性物料时，由于物料在滚动旋转和不断撞击下，温度升高，比表面增大，活性也变大，易与空气或水分反应，甚至发生爆炸，所以在球磨之前，必须向旋转管中通入惰性保护气体，并且盖严盖子，物料的装取也须在手套箱中进行，即使如此，管内气压也会在操作完毕后，显著不同于外界气压，在打开盖子时，造成危险。而且这种方法也无法在球磨粉碎的同时，对物料进行加热脱水。
本发明的目的在于提出一种物料在滚动状态下进行真空、干燥、加热效果好的烘箱和该烘箱的使用方法。
为了达到本发明的目的，本发明提供一种真空干燥烘箱，能够在真空下干燥物料的同时，转动或翻动物料，它包括基座；固定在基座上的其内设有加热元件和测温元件的主箱体；与主箱体相连的真空系统；用于控制测温元件、真空泵及加热元件的电控系统；以及一个内置电机和变速机的副箱体。主箱体内安装有水平设置的转动构件，转动构件由数根转轴平行安装在框架上而成，这些转轴由传动元件相互联结，使得它们能够同步转动。副箱体附加在主箱体的外侧，并且通过一个开口和主箱体紧密联结，副箱体内设置有电机和变速机，一个动力传递装置穿过主箱体和副箱体之间的开口将电机输出的动力施加到转动构件的转轴上，使得这些转轴同步转动，副箱体侧壁上还带有冷却套，用于带走电机产生的热量使电机能够持续平稳地工作。这样，当装有物料的圆柱形物料瓶放置在相邻转轴之间的时候，电机的转动就可带动物料瓶转动，进而达到转动或翻动物料瓶内物料的目的。由于主箱体和副箱体相互紧密联结，动力传输过程不会影响系统的真空度，这样就能够实现本发明的目的，即在真空下干燥物料的同时，转动或翻动物料。
下面结合附图可详细描述本发明的实例。附
图1是本发明真空干燥烘箱的立体结构示意图；附图2是本发明烘箱装置中转动构件俯视结构示意图；附图3是本发明装置中副箱体的剖面结构示意图；附图4是沿本发明烘箱装置A-A剖面的结构示意图，该图示意了在主箱体和副箱体中转动构件与电机和变速机之间的联接形式。在附图中，1为本发明烘箱装置，2为主箱体，3为副箱体，4为电控部分，5为基座，6为支腿，7为箱门，8为观察窗口，9为上加热元件，10为下加热元件，11为转动构件，12为从动轴，13为主动轴，14为从动链轮，15为从动链条，16为主动链轮，17为主动链条，18为副箱体接口，19为法兰盘，20为电机，21为变速机，22为冷却夹层，23为框架，24变速机链轮，25为转轴安装孔，26内胆底面开口，27为内胆底面。
下面根据附图进行详细描述，本发明真空、干燥、磨粉和加热烘箱装置的组成是在主箱体2内装有上加热元件9和下加热元件10，在主箱体2的下方装有电控部分4，并由支腿6与基座5相接，抽真空部分也同时与主箱体2联接，其特征在于主箱体2的外边应密封联接副箱体3，在主箱体2内下加热元件10上安装有转动构件11，同时在主箱体2的内胆底面27上有内胆底面开口26，副箱体3内装有电机20和变速机21，由变速机21上的变速机链轮24通过主动链条17带动主动轴13上的主动链轮16，再由主动轴13上的从动链轮14通过从动链条15带动转动构件11中的所有从动轴12同方向同速转动。本装置的其它特征还有在转动构件11的框架23上应装有一根主动轴13，和至少装有一根或多根从动轴12。
根据附图1可看出，本发明真空干燥烘箱整体应为1，该装置是由主箱体2、副箱体3和真空部分未显示、电控部分4和基座5等构成。主箱体2可以是正方体或长方体，并由支腿6固定在基座5上。在本装置中主箱体2包括内胆、外壳、箱门7等。内胆是一个一面开口的箱体，最好为不锈钢制成的，焊缝要严格进行密封性检验，外壳为一面开口的箱体，套在内胆外面，外壳与内胆之间填充有保温材料。箱门7枢轴联结在外壳上，箱门7在关闭时与内胆之间的接合处的四周，装有硅橡胶之类的密封条用于密封，箱门正中可以镶有最好由耐压厚壁玻璃板制成的观察窗口8。在内胆中，贴近上、下壁的地方分别安装有上、下加热元件9、10，下加热元件10的上方水平放置有转动构件11。上、下加热元件9、10可以是不锈钢制成的上、下加热板，每个不锈钢加热板是由上、下对接的两块不锈钢板制成，中间装有加热电阻丝，加热电阻丝与不锈钢板之间由云母板之类的绝缘材料电气绝缘，导线引出箱体外。显然，加热元件也可以采用碳硒棒等；加热元件也可以只安装一块，但是考虑到箱体内的温度的均衡，最好采用多于一个的加热元件。
如图2所示，转动构件11由框架23、主动轴13、多个从动轴12、从动链条15和从动链轮14等构成。框架23是由四块角钢接合成的方形，角钢的底边相互接合，固定在下加热元件10上，前后角钢的竖直边上分别有转轴安装孔25，主动轴13及从动轴12分别插入在各转轴安装孔25中，相互平行，转轴安装孔25处最好安装有轴承(未显示)，以便于转轴(包括主动轴13和从动轴12)的转动，轴承最好由在高温下也有良好润滑作用的多孔含油轴承合金制成，一种替代方案为用中间带有通孔的聚四氟乙烯块作为轴承，主动轴13及从动轴12的两端插在通孔中。
如图2所示，各从动轴12的一端穿过通孔后，继续延伸出一个末端，末端处安装有一个从动链轮14。而主动轴13的末端延伸得比从动轴12略长，它的上面除了安装链轮14之外，还装有一个主动链轮16。各个从动链轮14在同一个平面上并由从动链条15相连。这样，通过由从动链轮14和从动链条15所组成的传动元件，能够使包括主动轴13和从动轴12在内的各个转轴同步转动。显然，本领域的专业人员可以明白，在本设备中可以采用其他传动元件替代从动链轮14和从动链条15，例如，采用齿轮作为传动元件，即在转轴末端安装相互啮合的齿轮，同样可以达到传递动力使各个转轴同步转动的目的。
如图1所示，副箱体3附着在主箱体2的下方，与主箱体2紧密相连。主箱体2和副箱体3之间的位置关系将在下面描述。
参看图3和图4，副箱体3大致是圆柱形的，它的侧面有一个向上的副箱体接口18，与主箱体内胆底面27上的开口26连接在一起，也就是说，副箱体接口18和开口26周边焊接在一起，副箱体3通过焊接附着在主箱体2上，当然，也可以通过其他固定件附着在主箱体2上。副箱体3的外端有一个法兰盘19，当法兰盘19封上时，副箱体3就是一个只与主箱体2相通的完整箱体，它的内部压力与主箱体2中保持一致，通过法兰盘19处可以向副箱体3中安装一个电机20和变速机21，副箱体3的外壁是双层结构的，中间夹层为冷却夹层22，它作为水冷却套，用于带走电机转动时产生的热量，变速机21的输出端装有变速机链轮24，该变速机链轮24与转动构件11的主动轴13上的主动链轮16在一个平面上，相互间用一个穿过内胆底面27上的开口26以及副箱体3的副箱接口18的主动链条17联接，这样，当电机20转动时，将带动主动轴13转动，由于主动轴13上的从动链轮14又与各从动轴12上的从动链轮14用从动链条15联结，这样，电机20的转动将带动转动构件11上的主动轴13和各从动轴12一起转动，变速机链轮24、主动链条17和主动链轮16组成动力传递装置，将动力从电机20传递到主动轴13及至从动轴12上。
当然，本领域的技术人员可以明白，副箱体也可以位于主箱体2的上方或侧面，动力从电机传递到主动轴13及至从动轴12的过程也可以通过其他方式来实现，例如齿轮传动，或者是将主动轴13直接安装在电机的输出轴上，此时，副箱体3位于主箱体2后侧，电机输出轴与主动轴13在同一直线上(当然，副箱体接口18及内胆开口26的位置也要作相应调整)。
在转动构件上相邻的每两个转轴之间安放一个圆柱形物料瓶，瓶内放置物料，显然转轴的转动将带动物料瓶转动，进而使瓶内物料翻动。
由于副箱体3通过开口18、26与主箱体2紧密连接，并且外端带有用于密封的法兰盘19，所以，系统抽真空时，副箱体3的存在不会影响主箱体2内的真空度。
主箱体2与真空部分(未显示)和电控部分4相连，它们用于控制主箱体内的真空和温度以及转动构件11的转动。
上述旋转真空烘箱带有旋转装置，能够在真空下干燥物料的同时，转动或翻动物料。
由于电机20是放置在副箱体3中的，可以通过冷却夹层22得到充分冷却，所以能够持续工作。而且冷却夹层22的存在也不会影响主箱体2中的温度分布。
下面介绍本发明旋转真空烘箱装置的使用和生产方法。
第一种使用方法是采用本发明的旋转真空烘箱对颗粒状或粉状物料进行真空干燥脱水处理，它包括以下步骤将装有物料的一个或多个圆柱形物料瓶放置在主箱体2内转动构件11上相邻的转轴(12、13)之间，关闭主箱体2的箱门7，启动真空系统，当主箱体2内真空达到预定值时，启动加热元件(9、10)，开通通往冷却夹层22的冷凝水，然后接通电机20电源，这样电机20输出的动力通过动力传递装置带动转轴转动，进而使物料瓶转动，从而翻动物料，这样就达到了在真空干燥过程中翻动物料的目的，不仅使干燥更加均匀，而且有效地防止物料结块，使物料干燥充分，并保持要求的粒度。
物料瓶的瓶口可以用适当材料蒙上，这些材料的作用是，可以让水汽逸出，同时防止物料粉末散出，进入泵中而影响泵的正常工作，所用材料要求能耐一定温度，同时又不污染物料，根据所要求的加热温度及物料性能、粉末大小，可以适当选择封口材料，如石棉布、玻璃布、网纱等。
采用本发明真空干燥烘箱装置制备干燥粉料时其物料瓶的转速应控制在1-20转/分钟，最佳干燥物料转速是1-5转/分钟。
采用本发明真空干烘箱装置的另一种使用生产方法是作为球磨设备。首先将装有物料和球磨料的物料瓶放置在相邻转轴之间，关闭箱门，启动真空系统，当主箱体内真空度达到预定值时，启动电机，同时开启通往冷却夹层的冷凝水，启动加热元件(也可以不启动加热元件，只进行真空球磨)，这样电机输出的的动力通过动力传递装置带动转轴转动，进而使物料瓶转动，物料瓶的转动又带动其中的物料和磨料转动，通过磨料的滚动撞击达到粉碎物料的目的。
球磨时要求物料瓶的转速较高，最好达到5-300转/分钟，最佳球磨转速应为80-200转/分钟，在高速转动时，磨料的撞击磨擦即可粉碎物料，与此同时，还可进行真空加热。此时物料瓶开口处最好封有适当材料，如玻璃布等，使得气体可以通过，而物料粉末无法通过。
在加工结束后，停止加热和旋转，停止抽真空，通过真空系统向主箱体内通入空气，解除真空，即可打开箱门，取出物料。而对于需要用惰性气体保护的活性产品，只需将惰性气体钢瓶联结到真空系统上，就可以通过真空系统方便地向主箱体内充入惰性气体，如氮气、氩气、二氧化碳等，对物料进行惰性气体保护。
磨料可以是钢球、玻璃球等硬质材料。
本发明真空烘箱的这种使用方法，能够在真空干燥环境下球磨粉碎物料，尤其适用于球磨对空气和水分敏感的活性物料，如金属氢化物、储氢材料等，而且，在球磨结束后，可以方便地对物料进行惰性气体保护。
因此本发明旋转真空烘箱与现有技术相比，具有以下优点它可以在真空干燥物料的过程中，翻动物料，使物料干燥均匀，并保持一定的粒度，适于加工那些熔点较低、易于结块同时又需要保持一定粒度的物料，以及那些易于结块或板结而且对空气敏感的活性物料。而现有的真空干燥箱显然不适于加工这种类型的物料。
由于带动物料转动的电机20，安装在副箱体3中，可以对它进行单独而充分的冷却，而不影响主箱体2中的温度分布，有利于物料的制备，并保证电机20不会因无法散热而烧毁。同时，也由于副箱体3与主箱体2之间是紧密联结的，从副箱体3中的电机20向主箱体2中的转动构件11传递动力的过程不会造成系统真空的降低，采用本技术，物料加工过程中，系统真空度可以达到30帕以下。另外，本发明的设备还可以用作真空干燥球磨设备，因为它的球磨是在真空下进行的，显然相对于普通球磨设备来说，它更适于加工那些对水或空气敏感的活性物料。而且在球磨完毕后，还可以方便地对活性物料进行惰性气体保护。
使用实施例一在干燥从溶液中还原的铝粉时，采用本发明设备，对铝粉进行真空干燥，其具体方法如前所述，在此不再赘述，下表是采用普通常压烘箱、真空烘箱和本发明旋转真空烘箱干燥还原铝粉的效果对比，其中物料瓶转速为10转/分钟。
使用实例二LaNi5是一种活性储氢材料，对空气和水分敏感。可以应用本设备球磨粉碎，将钢球磨料LaNi5放入物料瓶中，放在主箱体中，用前述方法球磨，球磨转速为110转/分钟，球磨结束后可以方便地用氩气保护。球磨时不仅可以同时加热干燥物料，而且由于是在真空箱中球磨的，瓶口只需用透气性材料玻璃布蒙上，物料瓶中压力与周围压力保持一致。加工结束后也便于用惰性气体饱和。
而用传统球磨设备球磨时，是在充满惰性气体的手套箱中将LaNi5装入圆柱形不锈钢筒中，用不锈钢盖子密闭，然后在普通球磨机上球磨，球磨之后仍然在手套箱中取出物料，操作复杂，而且，由于物料的活性，球磨时，必须密闭，球磨后不锈钢筒中压力与外界存在压力差，取出物料时易发生危险。
显然，应用本发明设备采用本方法粉碎LaNi5更加安全简便。
以上示意性地描述了本发明的最佳实施例，显然在不背离本发明精神和原则的情况下，可以对它进行改进、改变和同等置换。
权利要求
1.一种能够真空、干燥、磨粉和加热的烘箱装置，其该装置的组成是在主箱体(2)内装有上加热元件(9)和下加热元件(10)，在主箱体(2)的下部装电控部份(4)，并由支腿(6)与基座(5)相接，抽真空部份也同时与主箱体(2)相联接，其特征是在主箱体(2)的外边应密封联接副箱体(3)，在主箱体(2)内，下加热元件(10)上安装有转动构件(11)，同时在主箱体的内胆底面(27)上有内胆底面开口(26)，副箱体(3)内装有电机(20)和变速机(21)，由变速机(21)上的变速机链轮(24)通过主动链条(17)带动主动轴(13)上的主动链轮(16)，再由主动轴(13)上的从动链轮(14)通过从动链条(15)带动转动构件(11)中的所有从动轴(12)同方向同速转动。
2.根据权利要求1所述装置，其特征在于转动构件(11)的框架(23)中应装有一根主动轴(13)，和至少装有一根或多根从动轴(12)。
3.根据权利要求1所述装置，其特征是副箱体(3)的外壳应做成双层结构的水冷却夹层(22)。
4.一种采用真空干燥加热烘箱装置的使用方法，其该方法是先将装有物料的物料瓶放置在主箱体(2)内转动构件(11)上相邻的转轴(12、13)之间，关闭箱门(7)，抽真空到预定值时，通电加热，并通水冷却和接通电机(20)，由转动构件(11)转动物料瓶达到转动物料的目的，其特征在于干燥物料时物料瓶的转速应在1-20转/分钟，球磨物料时物料瓶的转速应在5-300转/分钟。
5.根据权利要求4所述方法，其特征是在于最佳干燥物料的转速是1-5转/分钟。
6.根据权利要求4所述方法，其特征是在于最佳球磨物料的转速是80-200转/分钟。
全文摘要
本发明属于真空烘箱设备领域。特别适用于物料在真空加热时可进行干燥或球磨的烘箱。该设备是真空烘箱内装有转动构件和在主箱体上密封联接副箱体,当启动副箱体内电机时,其动力可带动转动构件的转轴,使物料瓶转动而达到翻动干燥和球磨物料的目的。该装置与现有技术相比较具有物料干燥不结块,不氧化和效果好,球磨物料时安全和操作方便等特点。
文档编号F26B9/06GK1230682SQ9910330
公开日1999年10月6日 申请日期1999年3月15日 优先权日1999年3月15日
发明者孙淑敏, 陈云中, 李 一 申请人:冶金工业部钢铁研究总院